KR20170001886A

KR20170001886A - 키토산계 항균제 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산 항균제

Info

Publication number: KR20170001886A
Application number: KR1020150091341A
Authority: KR
Inventors: 조석형
Original assignee: 혜전대학 산학협력단; 조석형
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-01-05

Abstract

본 발명은 키토산을 저분자 수용성 키토산으로 제조하여 물에 용해시키고, 이와 같이 용해시켜 생성된 용액에 금속염을 투입하여 킬레이트화 함으로써 물에 미립자로 분산되는 키토산계 항균제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

키토산계 항균제 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산 항균제{MANUFACTRUING METHOD OF CHITOSAN-BASED ANTIBACTERIAL AGENTS AND THE CHITOSAN-BASED ANTIBACTERIAL AGENTS}

본 발명은 키토산을 저분자 수용성 키토산으로 제조하여 물에 용해시키고, 이와 같이 용해시켜 생성된 용액에 금속염을 투입하여 킬레이트화 함으로써 물에 미립자로 분산되는 키토산계 항균제의 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산 항균제에 관한 것이다.

키토산은 폐수처리용 응집제, 중금속 흡착제, 기능성 식품, 이온교환제, 의약용품 등 많은 분야에서 널리 사용된다. 키토산의 분자량과 탈아세틸화도에 의해 기능적 특성이 크게 영향을 받으며 키토산의 분자량을 조절하는 방법으로는 효소 및 화학적 분해방법이 일반적으로 사용되고 있다.

키토산의 아미노기와 분자량에 따라서 키토산 자체가 항균력을 지니고 있는 것으로 알려져 있기 때문에 무독성 천연 식품보존제 등 식품, 농,의약 분야에서 많은 이용이 이루어지고 있다. 그러나 모든 키토산이 항균력을 일정하게 지니는 것은 아니며 특정 분자량 범위의 키토산이 더 우수한 항균력을 발휘하게 된다.

이와 같은 키토산을 이용한 항균관련 기술로는 대한민국 공개특허 10-1997-0078820(공개일자 1999.07.15) '키토산을 주성분으로 한 천연 항균제 조성물'; 대한민국 공개특허 10-1997-0013114(공개일자 1998.11.16) '항곰팡이 및 항균제로 사용하기 위한 키토산, 키틴 또는 이들의 올리고당'; 대한민국 공개특허 10-2002-0066118(공개일자 2002.08.14) '키토산 올리고당 착화합물과 생약 추출물을 함유하는 다기능성 천연항균제'; 대한민국 등록특허 10-1417767(등록일자 2014.07.03) '키토산 및 무기항균제를 포함하는 식품 포장용 항균 필름 및 그 제조 방법'이 개시된 봐 있다.

하지만 종래 개시된 기술들의 대부분은 키토산의 분자량을 조절하거나 용해시킨 후 생약이나 무기물을 혼합하여 사용하기 때문에 일반적으로 섬유 등에 처리하였을 경우 물에 용해 세척되어 한두 번의 세탁으로 내세탁성이 상실되는 단점이 있다.

본 발명은 항균제를 제조함에 있어, 물에 용해되지 않는 키토산 미립자를 이용하여 제조하기 때문에 키토산 미립자의 항균제가 섬유에 부착되면 세탁시에도 떨어져 나가지 않을 뿐 아니라 탁월한 항균성을 갖는 은, 징크, 구리들과 착물을 형성함으로써 서방성 항균제를 제조하는 특징이 있다.

대한민국 공개특허 10-1997-0078820(공개일자 1999.07.15) 대한민국 공개특허 10-1997-0013114(공개일자 1998.11.16) 대한민국 공개특허 10-2002-0066118(공개일자 2002.08.14) 대한민국 등록특허 10-1417767(등록일자 2014.07.03)

본 발명은 본 발명은 키토산을 저분자 수용성 키토산으로 제조하여 물에 용해시키고, 이와 같이 용해시켜 생성된 용액에 금속염을 투입하여 킬레이트화 함으로써 물에 미립자로 분산되는 키토산계 항균제의 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산계 항균제를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 저분자 수용성 키토산을 제조하는 단계(S10)와,

상기 단계(S10)에서 제조된 저분자 수용성 키토산을 물에 5 ~ 20wt%로 용해시키는 단계(S20)와,

상기 단계(S20)에서 제조된 용액에, 키토산의 글루코사민 단위에 대하여 1/4 내지 1/32 당량에 대하여 금속염을 투입하여 킬레이트화 하는 단계(S30)를 거쳐 키토산이 물에 미립자로 분산된 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제 제조방법을 제공한다.

그리고 상기 제조방법을 통해 제조된 키토산계 항균제를 제공한다.

본 발명에 따른 키토산계 항균제는 미립자로 형성되어 섬유에 처리하였을 경우 내세탁 견뢰도가 우수하고 이를 건조하여 미분말로 플라스틱 등에 적용할 경우 표면적이 넓어 높은 항균성을 나타낸다. 또한 화장품에 적용할 경우 제형에 영향을 미치지 않으며 인체에 무해하기 때문에 현재 사용되고 있는 화장품용 방부제를 대체할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 키토산계 항균제의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 다른 키토산계 항균제의 함량에 따른 항균성을 실험한 사진.
도 3은 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물의 항균성(10회 세탁 후) 시험성적서.
도 4는 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물의 항균성(30회 세탁 후) 시험성적서.
도 5는 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물의 항균성(50회 세탁 후) 시험성적서.
도 6은 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물(10회 세탁 후)에 적용한 대장균 배양 결과 사진.
도 7은 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물(30회 세탁 후)에 적용한 대장균 배양 결과 사진.
도 8은 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물(50회 세탁 후)에 적용한 대장균 배양 결과 사진.

이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 키토산계 항균제 제조방법은 저분자 수용성 키토산을 제조하는 단계(S10)와,

상기 단계(S20)에서 제조된 용액에, 키토산의 글루코사민 단위에 대하여 1/4 내지 1/32 당량에 대하여 금속염을 투입하여 킬레이트화 하는 단계(S30)를 거쳐 키토산이 물에 미립자로 분산된 것임을 특징으로 한다.

상기 저분자 수용성 키토산의 제조를 위한 방법으로는 산 분해 방법, 효소분해법이 있으나 이들 두 가지 방법 중 한 가지를 사용해도 무방하되 수용성 키토산의 분자량을 50,000 이하로 한정하여 사용한다. 그리고 글루코스아민 단당을 사용하여도 무방하다.

상기 수용성 키토산의 분자량이 50,000을 초과하게 되는 경우에는 5wt%이상을 물에 용해시키기가 어렵고 금속염과 킬레이트 반응하면 응집하여 괴상의 키토산으로 만들어져 고농도의 키토산계 항균제를 제조할 수 없다는 문제가 있다. 따라서 상기 키토산의 분자량은 50,000 이하를 유지하여야 한다.

상기 용해 단계에서의 저분자 수용성 키토산의 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 항균성이 떨어질 수 있으며, 20wt%를 초과하게 되는 경우에는 투입량 대비 항균효과 상승 정도가 미미하여 무의미하므로, 상기 수용성 키토산의 사용량은 물의 전체 양에 대해 5 ~ 20wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 킬레이트화 단계에서 금속염의 투입양이 키토산의 글루코사민 단위에 대하여 1/4 미만인 경우에는 키레이트를 형성하고 금속이 남을 수 있으며, 은의 경우 매우 비싸다는 단점이 있으며, 1/32 당량을 초과하게 되는 경우에는 항균력이 떨어지는 문제가 있으므로 상기 금속염의 투입양은 키토산의 글루코사민 단위에 대하여 1/4 내지 1/32 당량 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 금속염은 질산은, 산화은, 황산은으로부터 선택되는 은염; 황산구리 또는 염화구리로부터 선택되는 구리염; 황산아연 또는 초산아연으로부터 선택되는 아연염; 황산코발트 또는 염화코발트로부터 선택되는 코발트염; 염화마그네슘, 수산화마그네슘, 황산마그네슘으로부터 선택되는 마그네슘염; 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용한다.

이때 금속염에 따른 반응온도를 살펴보면, 질산은, 황산구리, 염화구리, 황산아연, 초산아연, 황산코발트, 염화코발트, 염화마그네슘, 황산마그네슘은 상온에서 반응시키고 나머지는 75~85℃에서 반응시킨다.

더욱 구체적으로 키토산계 항균제의 제조과정을 살펴보면, 먼저 분자량이 10,000인 저분자 수용성 키토산을 물 900g에 10wt%로 용해시키고 여기에 질산은 5.4g을 첨가하여 상온에서 5시간 반응시키면 미립자로 분산된 키토산/은 킬레이트 화합물을 얻을 수 있다.

이와 같은 과정을 거쳐 제조된 키토산계 항균제는 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 이루며, 이와 같이 제조된 키토산계 항균제의 함량에 따른 항균성은 도 2에 도시된 바와 같다.

그리고 도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물의 항균성 시험성적서로서, 도 3은 10회 세탁 후, 도 4는 30회 세탁 후, 도 5는 50회 세탁 후의 직물의 항균성 시험성적이다.

또한 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 키토산계 항균제를 적용한 직물에 적용한 대장균 배양 결과 사진으로서, 도 5는 10회 세탁 후, 도 6은 30회 세탁 후, 도 7은 50회 세탁 후의 대장균 배양 결과 사진이다.

여기에서 사용한 균은 대장균 Escherichia coli (ATCC 25922)이며, 증식값 (Mb/ Ma = 31.6 이상일 때 유효)은 대장균 - 481.8이다. 세탁방법은 KS K ISO 6330을 따르며, 사용 비이온계면활성제는 TWEEN 80(0.05%)이고, 정균감소값은 log Mb - log Mc이며, 정균감소율 (%) : [(Mb - Mc) x 100]/ Mb이다.

이때 Ma : 대조편의 접종 직후 생균수, Mb : 대조편의 18 시간 배양 후 생균수, Mc : 시료의 18 시간 배양 후 생균수를 나타낸다.

본 발명에 따라 제조된 키토산계 항균제는 섬유에 처리하였을 경우 내세탁 견뢰도가 우수하고 이를 건조하여 미분말로 플라스틱 등에 적용할 경우 표면적이 넓어 높은 항균성을 가지며, 화장품에 적용할 경우 제형에 영향을 미치지 않으며 인체에 무해하기 때문에 현재 사용되고 있는 화장품용 방부제를 대체할 수 있다는 장점이 있어 산업상 이용가능성이 크다.

Claims

저분자 수용성 키토산을 제조하는 단계(S10)와,
상기 단계(S10)에서 제조된 저분자 수용성 키토산을 물에 5 ~ 20wt%로 용해시키는 단계(S20)와,
상기 단계(S20)에서 제조된 용액에, 키토산의 글루코사민 단위에 대하여 1/4 내지 1/32 당량에 대하여 금속염을 투입하여 킬레이트화 하는 단계(S30)를 거쳐 키토산이 물에 미립자로 분산된 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제 제조방법.
청구항 1에 있어서,
저분자 수용성 키토산은 분자량이 50,000 이하인 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제 제조방법.
청구항 1에 있어서,
금속염은 질산은, 산화은, 황산은의 은염;
황산구리 또는 염화구리의 구리염;
황산아연 또는 초산아연의 아연염;
황산코발트 또는 염화코발트의 코발트염;
염화마그네슘, 수산화마그네슘, 황산마그네슘의 마그네슘염; 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제 제조방법.
청구항 3에 있어서,
질산은, 황산구리, 염화구리, 황산아연, 초산아연, 황산코발트, 염화코발트, 염화마그네슘, 황산마그네슘은 상온에서 반응시키고, 나머지는 70~85℃에서 반응시키는 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제 제조방법.
청구항 1의 제조방법을 통해 제조된 것임을 특징으로 하는 키토산계 항균제.